微服务流量控制组件Sentinel
一、简介
Sentinel是阿里开源的项目，是一款面向分布式服务架构的轻量级流量控制组件，主要以流量为切入点，从流量控制、熔断降级、系统自适应保护等多个维度来保障服务的稳定性。
核心思想是：根据对应资源配置的规则来为资源执行相应的流控/降级/系统保护策略，官网地址为：https://github.com/alibaba/Sentinel/wiki。
Sentinel 具有以下特征:
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丰富的应用场景：Sentinel 承接了阿里巴巴近 10 年的双十一大促流量的核心场景，例如秒杀（即突发流量控制在系统容量可以承受的范围）、消息削峰填谷、集群流量控制、实时熔断下游不可用应用等。
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完备的实时监控：Sentinel 同时提供实时的监控功能。您可以在控制台中看到接入应用的单台机器秒级数据，甚至 500 台以下规模的集群的汇总运行情况。
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广泛的开源生态：Sentinel 提供开箱即用的与其它开源框架/库的整合模块，例如与 Spring Cloud、Dubbo、gRPC 的整合。您只需要引入相应的依赖并进行简单的配置即可快速地接入 Sentinel。
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完善的 SPI 扩展点：Sentinel 提供简单易用、完善的 SPI 扩展接口。您可以通过实现扩展接口来快速地定制逻辑。例如定制规则管理、适配动态数据源等。
Sentinel 的主要特性如下图：
Sentinel实现限流、隔离、降级、熔断等功能，本质要做的就是两件事情：
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统计数据：统计某个资源的访问数据（QPS、RT等信息）
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规则判断：判断限流规则、隔离规则、降级规则、熔断规则是否满足
这里的资源就是希望被Sentinel保护的业务，例如项目中定义的controller方法就是默认被Sentinel保护的资源。
二、架构
Sentinel 分为两个部分:
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核心库（Java 客户端）不依赖任何框架/库，能够运行于所有 Java 运行时环境，同时对 Dubbo / Spring Cloud 等框架也有较好的支持。
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控制台（Dashboard）基于 Spring Boot 开发，打包后可以直接运行，不需要额外的 Tomcat 等应用容器。
所以，所有的统计以及计算，都是在客户端完成的。
Sentinel客户端架构图
上图是来自官网的总体架构图，这张图上可以清晰的看到整个流量控制以责任链的模式进行的，每一个slot负责特定的处理。
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NodeSelectorSlot负责收集资源的路径，并将这些资源的调用路径，以树状结构存储起来，用于根据调用路径来限流降级； -
ClusterBuilderSlot则用于存储资源的统计信息以及调用者信息，例如该资源的 RT, QPS, thread count 等等，这些信息将用作为多维度限流，降级的依据； -
StatisticSlot则用于记录、统计不同纬度的 runtime 指标监控信息； -
FlowSlot则用于根据预设的限流规则以及前面 slot 统计的状态，来进行流量控制； -
AuthoritySlot则根据配置的黑白名单和调用来源信息，来做权限控制； -
DegradeSlot则通过统计信息以及预设的规则，来做熔断降级； -
SystemSlot则通过系统的状态，例如 load1 等，来控制总的入口流量，来做系统规则控制；
三、限流/熔断执行过程及源码
3.1、微服务限流
微服务限流是指在规定的时间段内限制服务的请求量，以保护系统。主要作用是防止突发流量而导致系统崩溃，比如秒杀、抢购等场景，就需要对系统中微服务进行限流。
现实中限流例子：银行取号系统。
3.2、微服务熔断
服务熔断是指调用方访问服务时通过断路器做代理进行访问，断路器会持续观察服务返回的成功、失败的状态，当失败超过设置的阈值时断路器打开，请求就不能真正地访问到服务了。当监控到该微服务正常工作后，再次恢复该调用链路。
3.3、微服务降级
在服务发生熔断后，一般会让请求走事先配置的处理方法，这个处理方法就是一个降级逻辑。服务降级是对非核心、非关键的服务进行降级。
微服务的限流、降级、熔断等容错机制不可避免回造成用户请求失败或变慢，从而在一定程度上影响用户体验，所以策略的制定需要以系统压测的结果为参考，并在用户体验与系统稳定性之间进行平衡取舍。
Sentinel 限流执行过程如下：
Sentinel限流、熔断降级源码架构图
四、规则管理以及推送
Sentinel 支持以下几种规则：流量控制规则、熔断降级规则、系统保护规则、来源访问控制规则 和 热点参数规则。
一般来说，规则的推送有下面三种模式:
| 推送模式 | 说明 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 原始模式 | API 将规则推送至客户端并直接更新到内存中，扩展写数据源（WritableDataSource） | 简单，无任何依赖 | 不保证一致性；规则保存在内存中，重启即消失。严重不建议用于生产环境 |
| Pull 模式 | 扩展写数据源（WritableDataSource）， 客户端主动向某个规则管理中心定期轮询拉取规则，这个规则中心可以是 RDBMS、文件 等 | 简单，无任何依赖；规则持久化 | 不保证一致性；实时性不保证，拉取过于频繁也可能会有性能问题。 |
| Push 模式 | 扩展读数据源（ReadableDataSource），规则中心统一推送，客户端通过注册监听器的方式时刻监听变化，比如使用 Nacos、Zookeeper 等配置中心。这种方式有更好的实时性和一致性保证。生产环境下一般采用 push 模式的数据源。 | 规则持久化；一致性；快速 | 引入第三方依赖 |
生产环境下，一般采用Push模式，即：控制台将配置规则推送到远程配置中心，例如Zookeeper。Sentinel客户端监听Zookeeper，获取配置变更的推送消息，完成本地配置更新。 架
构图如下
五、实时监控
Sentinel 客户端会记录资源访问的秒级数据（若没有访问则不进行记录）并保存在本地日志中，Sentinel 控制台可以通过Sentinel 客户端预留的 HTTP API 从秒级监控日志中拉取监控数据，并进行聚合，也就是说同一个服务下的所有机器的簇点信息会被汇总，并且秒级地展示在"实时监控"下。
目前 Sentinel 控制台中监控数据聚合后直接存在内存中，未进行持久化，且仅保留最近 5 分钟的监控数据。
当然，如果监控数据要持久化，也可以扩展实现，官网有demo。
六、使用
管理端配置和使用demo见官网。
6.1、按url限流
设置 sentinel 提供的 CommonFilter 来拦截所有的访问
@Configuration
public class webConfig {
@Bean
public FilterRegistrationBean sentinelFilterRegistration() {
FilterRegistrationBean registration = new FilterRegistrationBean();
registration.setFilter(new CommonFilter());
registration.addUrlPatterns("/*");
registration.setName("sentinelFilter");
registration.setOrder(1);
return registration;
}
}
或者设置
spring.cloud.sentinel.filter.enabled = true
6.2 按资源限流（@SentinelResource）
资源：可以是任何东西，一个服务，服务里的方法，甚至是一段代码。
@SentinelResource 注解包含以下属性：
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value：资源名称，必需项（不能为空）
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entryType：entry 类型，可选项（默认为 EntryType.OUT）
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blockHandler / blockHandlerClass: blockHandler 对应处理 BlockException 的函数名称，可选项。blockHandler 函数访问范围需要是 public，返回类型需要与原方法相匹配，参数类型需要和原方法相匹配并且最后加一个额外的参数，类型为 BlockException。blockHandler 函数默认需要和原方法在同一个类中。若希望使用其他类的函数，则可以指定 blockHandlerClass 为对应的类的 Class 对象，注意对应的函数必需为 static 函数，否则无法解析。
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fallback：fallback 函数名称，可选项，用于在抛出异常的时候提供 fallback 处理逻辑。fallback 函数可以针对所有类型的异常（除了 - exceptionsToIgnore 里面排除掉的异常类型）进行处理。fallback 函数签名和位置要求：
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返回值类型必须与原函数返回值类型一致；
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方法参数列表需要和原函数一致，或者可以额外多一个 Throwable 类型的参数用于接收对应的异常；
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fallback 函数默认需要和原方法在同一个类中。若希望使用其他类的函数，则可以指定 fallbackClass 为对应的类的 Class 对象，注意对应的函数必需为 static 函数，否则无法解析。
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exceptionsToIgnore（since 1.6.0）：用于指定哪些异常被排除掉，不会计入异常统计中，也不会进入 fallback 逻辑中，而是会原样抛出。
demo如下：
@GetMapping("/fallback/{id}")
//同时添加SentinelResource注解的fallback和blockHandler属性 exceptionsToIgnore被标注的异常将会被 原样抛出
@SentinelResource(value = "falllback", fallback = "fallbackHandler", blockHandler = "blockHandler", exceptionsToIgnore = {ArrayIndexOutOfBoundsException.class})
public String fallback(@PathVariable Long id){
if (id < 0 || id > 3) {
throw new NullPointerException("无对应的记录");
}
return "success";
}
//保证方法签名与原方法一致或加一个 Throwable 类型的参数
public String fallbackHandler(Long id, Throwable e) {
return "出现未知的记录";
}
//处理Sentinel限流
public String blockHandler(Long id, BlockException e){
return "BlockException限流";
}
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fallback：若本接口出现未知异常，则调用fallback指定的接口。
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blockHandler：若本次访问被限流或服务降级，则调用blockHandler指定的接口。
6.3 控制台配置
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按url限流： 如下图，控制台配置资源名为访问路径，一般为controller下全路径
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按资源限流： 如下图，控制台配置资源名为@SentinelResource注解对应的value值。
9 同类组件功能对比
